电子科技大学通信射频电路通信系统噪声和非线性特性.ppt

增益压缩效应 增益: 由于高次项的存在，信号增益随着输入信号的增大而压缩。工程上常用1dB压缩点来描述器件增益压缩特性。 * 堵塞与交叉调制效应 * 基波分量: 若 电路增益: 当电路同时接受到两个大小不同的信号,强信号(干扰信号)大于弱信号(有用信号时)，强信号压制弱信号, 使得弱信号的增益变小,从而有用信号得不到足够的放大，电路无法正确接收，此种现象称为堵塞。 * 若 强信号压制弱信号,并产生交叉调制! 有用信号输出: 抗强信号堵塞是无线通信接收机的一个重要指标。通常要求邻道干扰抑制能力要大于60-70dB。 两个调幅信号同时输入进非线性电路x(t)=x1(t) +x2(t))，若有用信号x2(t)远小于干扰信号x1(t) 时，干扰信号的幅度信息将会调制到有用信号之上，从而出现“串音”现象-交叉调制。交叉调制主要是由器件非线性的三次方项产生的。 * 交调(Intermodulation) 电路非线性导致输出中不仅含有输入频率的各谐波成分和DC分量,还含有(nf1+/-mf2)频率分量-交调分量! * 交调成分(分量) 三阶交调分量 五阶交调分量 七阶交调分量 N阶交调分量 Desired Signal Channel Desired Signal Channel 滤波器是无法判断那些频率分量是有用信号的，因此进入滤波器通带的所有频率分量都会通过,交调分量成为干扰/噪声信号。 交调干扰是指器件非线性产生的组合频率分量进入通频带而引起的干扰。 * 电路非线性项中高次方项通常次方越大其值越小，故工程上一般仅考虑到3-5阶交调情况。 衡量非线性电路交调失真度的指标 其与输出信号幅度相关，幅度越大，IMn值越大,表明非线性越强。 交调失真比 * 2. 三阶交调截点IP3(IIP3 /OIP3) 三阶交调输出功率与基波功率相等的点定义为IP3点!其对应的基波输出功率称为OIP3,基波输入功率称为IIP3. 基波功率 三阶交调功率 * 三阶截点IP3与P1dB的关系 1:1 3:1 * 实际非线性电路的三阶交调截点IP3 (IIP3 /OIP3 )是无法直接测量! 但IM3是能够直接测量! 三阶截点IP3的测量 1:1 3:1 * 非线性电路级联网络IIP3 Gp1 Gp2 IIP31 IIP32 P0 Pi 阻抗匹配情况下，IIP3 级联网络的输入三阶截点(IIP3)小于每一级网络的IIP3 ,因为进入后级的输入信号是经过前面各级放大的信号! 公式推导请参见射频通信电路中2.7.3节(pp81)! * 当Gp0时，输入信号被第一级放大器放大，于是对于第二级放大器而言，较小的Pi就可能达到IIP32 。 级联情况下总的线性范围会减小，或欲使级联系统的线性范围不减小，则对后级放大器的线性范围要求要比前级大。 电路/器件非线性特性的益处 电路/器件非线性在一些应用中是有害的，但在另一些特定情况下，却是有益的。 整流 频谱搬移: 混频器,倍频器,分频器。 噪声源 非线性器件实现线性功能 * 7.4 接收机灵敏度与动态范围 接收机能正确接收和解调出有用信号时要求的输入信号的最低电平,称为接收机的灵敏度,其为通信系统接收微弱信号能力的一种度量。 正确接收含义是能正确解调，即送到解调器的信号信噪比必须能达到正确解调的要求。 接收信道 解调器 RA, Ta F, Gp ,B, T0 Pno Pso (SNR)min 接收机灵敏度 接收机本地噪声大小决定了系统灵敏度的大小! * 输出噪声功率 输入信号功率 要求的最小输入信号功率 Ta=T0=290K时 * 电子科技大学 第七章 无线通信系统噪声 和非线性特性 本章内容 通信系统信息容量; 通信系统噪声特性、效应及分析方法; 通信系统非线性特性及效应; 无线接收机灵敏度、动态范围及计算方法。 重点掌握无线通信系统噪声的产生机理及效应、非线性现象与效应; 噪声系数、P1dB 、IIP3等参数的分析和计算方法; 无线接收机灵敏度、动态范围的分析方法。 * 7.1 通信系统的信息容量 在一个给定的时间内，通过一个通信系统可以传送多少信息的一种度量。 I：传输信息总量; B：信道带宽; t:传送时间; K: 修正比例系数，取决于调制方式。 通信信息容量 根据哈特莱定律：通信带宽愈宽，传输时间愈长，能够通过该系统传输的信息量就愈大。 数学表达式为: I=K*B*t∝B*t * 要传送更多的信息，可以通过增加带宽，或通过加长